5.5　非回流式燃气燃烧辐射管红外辐射加热器

上述介绍的燃气红外辐射加热器是以燃气和红外辐射板（网）联合生成辐射热，具有温度高、升温快、辐射强度大的特点，适合于金属或空气等耐高温材料的热处理、高温干燥等领域，但不适于在易燃、易爆等危险环境下使用。也就是说，燃气所产生的烟气必须与被加热工件隔开。燃气燃烧辐射管红外辐射加热器是一种内燃式辐射器，间接地向工件加热，其传热的主要方式是辐射。

图5-5为U形辐射管的温度分析图。U形辐射管燃气燃烧红外辐射加热器由燃烧器及U形管组成，出口与烟道口同侧，燃烧焰沿U形管流向烟道，通过U形管向炉内传热。这种辐射管也可利用烟气余热，提高炉子的实际效率，供气量一般有3种，即： a——2.0m³/h（标志）； b——4.0m³/h（标志）； c——6.0m³/h（标志）。

图5-5　U形辐射管的温度分析图

辐射管通常在950～1050℃的炉温下工作，由于氧化作用和高温蠕变，其工作寿命取决于所用的材料。另外，辐射管的温度最好是均匀的，这一要求对燃烧系统的设计有很大影响。为获得均匀的管温，可以采用以下2种方法。

① 采用长形层流扩散火焰，沿管长方向分段燃烧和放热。

② 采用烟气回流方式，将火焰周围的高温气流稀释。

非回流式燃气燃烧辐射管红外辐射加热器有直通管、U形管和套管型3种，其基本结构见图5-6。

图5-6　非回流式燃气燃烧辐射管红外辐射加热器

1—燃烧器；2—炉膛；3—烟气引出管

图5-6（a）为简单的非回流式燃气燃烧辐射管红外辐射加热器，它是位于加热炉相对两炉壁的两个同轴孔中的直通管。其优点是造价低，但也有不少问题：温度差大，效率低（在30%～40%），两端与墙壁贯通处需解决密封问题。有些工程上采用陶瓷作直管，用金属模片实现管端的密封。图5-6（b）为U形管辐射器，可以消除在管端固定问题，而管长增加一倍，传热量得到提高，热效率可达到48%。在管长方向上各部位温度有不同，但是由于热半管和冷半管相互平行，气流方向相反，在整个炉膛内的传热量是比较均匀的。弯管有助于燃气和空气混合和燃烧，但缺点是容易形成端部过热。U形管的变形设计有抛物线形、w形管和其他形状的弯管。这些弯管不一定在同一个平面上。

图5-6（c）烧烧所产生的烟气由内管传送到闭口端，烟气转弯后通过外管返回。燃烧器和烟气出口处于同一端固定，消除了热应力影响，由于内、外管中烟气流动方向相反，外管表面温度比较均匀。